Стальной каркас одноэтажного промздания (вариант 4)

Чертеж3-san.dwg

здание г.Новосибирск
Узел соединения подкрановой
Одноэтажное производственное

Чертеж2-san.dwg

Требуется изготовить
ПРИМЕЧАНИЯ 1. Изготовление конструкций производить согласно СНиП III-18-75 "Правила производства и работ металлических конструкций". 2. Материал фасонок - сталь марки С345 по ГОСТ 380-71**. 3. Заводские швы выполнять полуавтоматической сваркой в среде СО2 ГОСТ 10157-75. 4. Для полуавтоматической сварки применяется проволока сплошного сечения d = 14 мм
марки СВ-08Г2С ГОСТ 2246-80. 5. Монтажные соединения выполнять на болтах М20 точности В из стали класса прочности 4.6. 6. Все отверстия 23. 7. Соединительные прокладки распологать по длине сжатых стержней l 40 r
по длине растянутых стержней l 80 r. 8. Монтажную сварку производить электродами типа Э-46. 9. Фланговые швы вывести на торец элемента на длину 20 мм.
Ферма Ф-1 (Геометрия M 1:30. Узлы
Геометрическая схема фермы (М 1:100)
здание г.Новосибирск
Отправочная марка фермы Ф1
Одноэтажное производственное

Чертеж1-san.dwg

Железобетонные конструкции
П-1. Узлы. Спецификации.
Сборочный чертеж плиты
Номер и место стоянки бетононасоса
Номер и место стоянки крана
Условные обозначения:
Готовая фундаментная плита с подготовкой
Готовая подпорная стена
АС-466.Б-1.58.КП1.99
График производства работ
Ведомость машин и механизмов
Спецификация опалубки
По пред.прогибу 1150мм
Спецификация металла-сталь C255 для cварных конструкций по ГОСТ27772-88
План связей по верхним поясам ферм М 1:400
План связей по нижним поясам ферм М 1:400
Овальное отверстие ø 23-46
Плиту и торец колонны фрезеровать
Монтажная прокладка t=6
Одноэтажное производственное
Связи по нижним и верхним поясам
связи между колоннами
здание г.Новосибирск
Ковер из трех слоев рубероида на мастике
Утеплитель (плитный пенополиуретан) - 80 мм
Пароизоляция (один слой рубероида)
Стальной профилированный настил
Нагрузки на конструкции приняты в соответствии СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия". 2. Расчет контсрукций произведен в соответствии СНиП II-23-81 "Стальные конcтрукции" 3. Материал ферм - сталь С345
материал колонн - сталь С345
подкрановых балок сталь С345
материал связей по поясам ферм С235
между колоннами С235 по ГОСТ 27772-88. 4. Монтажные соединения выполнять на болтах М20 класса точности B
и сварке. 5.Гайки применять по ГОСТ 5915-70 для болтов класса прочности 4.5. по ГОСТ 1759-70. 6. Монтажную сварку производить электродами типа Э-46 ГОСТ 9467-19
Анкерные болты d=36 мм

Металка_Саня_ПБ_ок.doc

2.3 Расчет подкрановой балки
3.1 Нагрузки на подкрановую балку
Нагрузка два крана Q=8020т
Режим работы средний 5К
Вертикальные усилия на колеса Fk1ma Fk2max=370кН
Тип кранового рельса КР-100
Расчетные значения усилий на колесе крана
3.2 Определение расчетных усилий
Рис. 13 14. Линии влияния для определения расчетных усилий
Максимальный момент возникает в сечении близком к середине пролета. Загружаем линию влияния момента в среднем сечении устанавливая краны в невыгоднейшее положение. Расчетный момент от вертикальной нагрузки:
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:
Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре.
Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил
3.3 Подбор сечения балки
Определяем приближенно наименьшую высоту балки из условия обеспечения жесткости при предельном относительном прогибе [1n0]=1600 и коэффициенте ;
Требуемый момент сопротивления балки:
Оптимальная высота балки
Минимальная высота балки
где МН=095х370х605=2127кНм – момент от загружения балки одним краном.
Принимаем hб=130см толщину полок tп=2см высота стенки hст=130-2х2=126см. Проверяем толщину стенки на прочность при срезе:
Размеры поясных листов определяем по формулам
Принимаем симметричное сечение балки:
Стенка 1260 Верхний и нижний пояса одинаковые 350 .
Состав сечения тормозной балки швеллер №36 А=534 см2 горизонтальный лист из рифленой стали толщиной 6 мм и верхний пояс балки 350x20 мм.
Устойчивость пояса обеспечена:
Рис. 15 Составное сечение тормозной балки
3.4 Проверка прочности сечения балки
Определяем геометрические характеристики балки:
-момент инерции относительно оси х-х:
-момент сопротивления симметричного сечения
Определяю геометрические характеристика тормозной балки включающей верхний пояс балки рифленый лист и поддерживающий швеллер №36
-расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения (ось у-у)
x0 = (0.6×71.5×54.25 + 53.4×94.3)( 0.6×71.5 + 53.4 + 2×45) = 40 cм.
-Момент инерции сечения брутто:
Iy = 0.6×71.5312 + 0.6×71.5×(54.25 - 40)2 + 53.4×(94.3 - 40)2 + 45×2×402 + 2×45312 = 343624 cм4;
-Момент сопротивления крайнего волокна на верхнем поясе подкрановой балки:
Проверка нормальных напряжений в верхнем поясе балки:
Некоторое недопряжение допустимо ввиду необходимости удовлетворения расчету по прогибу.
Проверка опорного сечения балки на прочность при действии касательных напряжений с учетом работы поясов:
Проверка прочности стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:
3.5 Проверка местной устойчивости стенки балки
Условная гибкость стенки:
Следовательно необходима проверка стенки на устойчивость. Так как (при наличии подвижной нагрузки на поясе) необходима постановка поперечных ребер жесткости. Назначаем расстояние между ребрами жесткости 2000мм что меньше чем .
Сечение ребер жесткости:
Для проверки местной устойчивости стенки балки выделяю два отсека – первый у опоры где наибольшие касательные напряжения второй в середине балки где наибольшие нормальные напряжения.
Длина отсека а=2м превышает его высоту значит напряжения проверяем в сечениях расположенных на расстоянии от края отсека.
Длина расчетного отсека .
Рис. 16. Схема расчетных отсеков и эпюры усилий
Расположение отсеков кранов и эпюр Q и M показаны на рис.16.
Среднее значение момента и поперечной силы на расстоянии Х1=740мм от опоры с учетом на массу тормозной балки.
В середине отсека при Х1=137м
Среднее значение момента и поперечной силы в расчетном отсеке:
Напряжения в стенке опорного отсека:
Нормальные (в уровне верхней кромки стенки)
Касательные напряжения
Определяю критические напряжения для стенки опорного отсека при отношении .
- для не приваренных рельсов.
При и по таб. 24 [2] находим предельное значение
Критические напряжения
Касательные критические напряжения
Критические напряжения от местного давления колеса крана
Проверяем устойчивость стенки балки
Устойчивость стенки в опорном отсеке балки обеспечена.
Расположение отсеков кранов и эпюр Q и M показаны на рисунке 16.
Среднее значение момента и поперечной силы на расстоянии Х1=5740мм от опоры с учетом на массу тормозной балки.
В середине отсека при Х1=537м
Наибольшие местные напряжения под колесом крана:
- для неприваренных рельсов.
При и по таб. 24 [2] нахожу предельное значение
Критические напряжения от местного давления колеса крана
3.6 Расчет сварных соединений с поясами
Верхние поясные швы балки из условия равнопрочности с основным металлом выполняются с проваркой на всю толщину стенки их расчет не требуется.
Толщину поясных швов принимаю .
Проверка на прочность по металлу шва:
-для автоматической сварки проволокой d=3мм
Условия прочности швов соблюдаются.
3.7 Расчет опорного ребра
Опорное ребро балки опирается на колонну строганым концом.
Принимаю сечение ребра 350х16мм; .
Рис. 17 Опорное ребро подкрановой балки
Проверка напряжений смятия в опорном ребре:
Проверяем условную опорную стойку на устойчивость. Для этого определяю:
-Расчетную площадь сечения:
-Момент и радиус инерции сечения условной стойки:
-Гибкость опорной стойки:
Проверяем устойчивость опорной стойки
Проверяем прочность сварных швов прикрепляющих ребро к стенке сварка ручная .
Расчетная длина шва:
Прочность крепления торцевого ребра обеспечена.
3.8 Определение массы сварной балки
- строительный коэффициент.

Титул_ок.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Южно-Уральский государственный университет
Архитектурно-строительный факультет
КАФЕДРА ”СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ”
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Металлические конструкции»
СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

Содержание_ок.doc

Технический проект .3
2Компоновка плана промышленного здания 3
3Компоновка поперечного разреза 3
1Расчет поперечной рамы ..5
1.1Определение постоянных временных и кратковременных нагрузок на поперечную раму .5
1.2Подготовка исходных данных для статического расчета рамы ..10
1.3Статический расчет рамы 10
2Проектирование внецентренно сжатой колонны ..12
2.1Таблица расчетных усилий .12
2.2Расчет колонны внецентренно сжатой .12
2.2.1 Исходные данные 12
2.2.2Расчетные длины колонны ..13
2.2.3Подбор сечения верхней части колонны 13
2.2.4Подбор сечения нижней части колонны 16
2.2.5Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.. .19
2.2.6Расчет и конструирование базы колонны ..21
2.2.7Расчет анкерных болтов ..23
2.2.8Оголовок колонны 23
3Расчет подкрановой балки ..24
3.1Нагрузки на подкрановую балку 24
3.2Определение расчетных усилий .24
3.3Подбор сечения балки .24
3.4Проверка прочности сечения ..26
3.5Проверка местной устойчивости стенки балки 26
3.6Расчет сварных соединений с поясами .30
3.7Расчет опорного ребра 31
3.8Определение массы сварной балки 32
4Расчет стропильной фермы 33
4.1Сбор нагрузок на ферму ..33
4.2Определение усилий в стержнях фермы 35
4.3Подбор сечений 36
4.4Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам фермы 36
4.5Расчет опорного узла ..37
Список использованной литературы .38

Металка_Саня_ферма_ок.doc

2.4 Расчет стропильной фермы
4.1 Сбор нагрузок на ферму
Вес фонаря в отличие от расчета рамы учитывается только в местах фактического опирания фонаря на ферму. Вес каркаса фонаря на единицу площади горизонтальной проекции фонаря . Вес бортового остекления со стенкой на единицу длины стенки .
Расчетная нагрузка:.
Рис. 18 Расчетные схемы
4.2 Определение усилий в стержнях фермы
Усилия в стержнях определяю отдельно от каждого загружения с использованием системы «Мираж». Результаты представлены в таблице.
Рис. 19 Схема нумерации стержней фермы
Усилия от постоянной нагрузки
Стойка 8 рассчитывается по второму варианту снеговой нагрузки.
Наиболее рациональным будет сечение из двух неравнополочных уголков поставленных большими полками в сторону.
Принимаем конструктивно
4.4 Расчет сварных швов крепления раскосов и стоек к фасонкам
Для сварки узлов фермы принимаю полуавтоматическую сварку проволокой СВ-08Г2С .
Несущая способность швов определяется прочностью по границе сплавления . Длина сварных швов определяется по формуле:
4.5Расчет опорного узла.
Опирание фермы запроектировано через торец опорного ребра.
Необходимая площадь ребра из условия его смятия:
Но по конструктивным соображениям (расстояния от краев ребра до болтов 1.5d = 30 мм ) принимаем сечение опорного ребра 20 x 160 мм.
Требуемая высота сварных швов прикрепляющих опорное ребро к стенке балки:

рис к зап.dwg

рис к зап 2.dwg

Железобетонные конструкции
П-1. Узлы. Спецификации.
Сборочный чертеж плиты
Номер и место стоянки бетононасоса
Номер и место стоянки крана
Условные обозначения:
Готовая фундаментная плита с подготовкой
Готовая подпорная стена
АС-466.Б-1.58.КП1.99
График производства работ
Ведомость машин и механизмов
Спецификация опалубки

Список литературы_ок.doc

Список использованной литературы:
Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. Москва: ЦИТП Госстроя СССР
СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования. Москва 1995 г.
Металлические конструкции под общей редакцией Проф. Г.С. Веденникова Москва: Стройиздат 1998 г.
Металлические конструкции под редакцией Е.И. Белени
Москва: Стройиздат 1986 г.

Металка_Саня_записка_ок.doc

1.Технический проект.
Место строительства г. Новосибирск
Проектирование здания в соответствии со схемой №1
Здание отапливаемое.
Пролеты здания L1 = 24 м L2 = 24 м
Мостовые краны грузоподъемностью Q = 8020 т. с режимом работы 5К
Отметка головки кранового рельса 12 м
Класс бетона фундамента В15
2Компоновка плана промышленного здания.
Шаг колонн по средним и крайним пролетам примем 12 м
Колонны у торцов здания смещают на 500 мм внутрь.
Согласно табл.42 [2] температурный шов не устраивается при длине 144 м (температура самой холодной пятидневки t= - 44°C с обеспеченностью 098)
3Компоновка поперечного разреза.
Высота от пола до отметки головки подкранового рельса H1 = 12 м
Отметку уровня пола принимаем нулевой. Здание проектируем с плоской кровлей (уклон 1.5%) и внутренними водостоками.
Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия.
H2 = (Hк + 100) + f = (3700 + 100) + 400 = 4200 мм
где Hк + 100 – расстояние от головки кранового рельса до верхней точки
тележки крана плюс зазор между верхней точкой тележки крана и
строительной конструкцией Нк = 3700 мм (по приложению 1 [4])
f – размер учитывающий прогиб конструкции покрытия.
Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм.
H0 = H1 + H2 = 12000 + 4200 = 16200 мм.
Примем H0 = 16200 (кратно 1800) следовательно оставляем H1 = 12000 мм
Размеры верхней части колонны.
Hв = hб + hр + H2 = 1200 + 200 + 4200 = 5600 мм.
где hб – высота подкрановой балки (110 пролета – 12м);
hр – высота кранового рельса (200 мм).
Окончательно уточняем Hв после расчета подкрановой балки.
Размеры нижней части колонны.
Hн = H0 - Hв + 1000 = 16200 – 5600 + 1000 = 11600 мм.
Где 1000 мм – заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.
Полная высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля.
H = Hв + Hн = 5600 + 11600 = 17200 мм.
Высота фермы при пролетах 24 метра Hф = 2250 мм.
На здании есть светоаэрационные фонари Hфн = 4500 мм.
Привязка горизонтальных размеров.
В1 = 400 мм – по прил. 1 [4]
Привязка внешнего края наружной колонны к оси а = 250 мм.
Высота сечения верхней части наружной колонны hвн = 500 мм ( >Нв12=560012=467 мм)
средней – hвс = 700 мм.
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны l = 750 мм.
Высота сечения нижней части наружной колонны hнн = 1000 мм средней – hнс = 1500 мм.
Пролет мостового крана lк = L - 2l = 24000 – 2 * 750 = 22500 мм.
1Расчет поперечной рамы.
1.1Определение постоянных временных и кратковременных нагрузок на поперечную раму.
Постоянные нагрузки от массы всех ограждающих конструкций принимаются равномерно распределенными по длине ригеля.
Нормативная нагрузка кНм2
Коэф. Надежности по нагрузке gf
Расчетная нагрузка кНм2
Гидроизоляционный ковер из трех слоев рубероида на мастике.
Утеплитель (из плитного пенополиуретана d = 80 мм g = 0.5 кНм3).
Пароизоляция из одного слоя рубероида.
Стальной профнастил.
Прогоны (решетчатые).
Собственный вес металлических конструкций шатра (фермы фонари связи).
Все нагрузки подсчитывают с gn = 0.95 (коэффициент надежности по назначению) согласно стр. 34 [1].
Равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы:
q n = gn×q×bф cosa = 0.95×1.582×121 = 18.04 кНм;
где bф – шаг стропильных ферм.
Опорная реакция ригеля рамы:
FпR = qn×l 2 = 18.04×242 = 217 кН.
Расчетный вес колонны (согласно табл. 12.1 [4]):
Верхняя часть колонны (20% веса):
Gв = 0.95×1.05×0.2×0.4×12×12 = 12 кН.
Нижняя часть колонны (80% веса):
Gн = 0.95×1.05×0.8×0.4×12×15 = 46 кН.
Gвс = 0.95×1.05×0.2×0.4×12×24 = 23 кН.
Gнс = 0.95×1.05×0.8×0.4×12×24 = 92 кН.
Поверхностная масса стен 200 кгм2 переплетов с остеклением 35 кгм2.
В верхней части колонны (включая вес этой части колонны):
F1 = gn×(1.2×2×(3 + 3.65)×12 + 1.1×0.35×1.2×12) + 12 = 199 кН (gn = 0.95)
В нижней части колонны (включая вес этой части колонны):
F2 = 0.95×(1.2×2×(3 + 2.6)×12 + 1.1×0.35×6×12) + 46 =226 кН.
Нормативная снеговая нагрузка S0 = 1.5 кНм2.
При qнS0 = 1.341.5 = 0.89 > 0.8 коэффициент надежности по нагрузке gf = 1.45 (п.5.7 [1]).
Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель рамы:
qсн = gn×gf×m×S0×bф = 0.95×1.45×1×1.5×12 = 24 кНм.
Опорная реакция ригеля:
FсR = 24×302 = 360 кН.
Вертикальные усилия от мостовых кранов.
База крана K = 4350 мм и расстояние между колесами двух кранов B2 – K - 2×800 = 3150 мм а также нормативное усилие колеса Fк1 max = 350 кН Fк2 max = 370 кН
Dmax = gn×(gf×nc×S Fк max×y + gf×Gнn + gf×qнn×bт×b) = 0.95×(1.1×0.85×(370×3.34+350×1.62) + 1.05×43.2 + 1.2×1.5×1.5×12) = 0.95(1686+45+33) = 1675 кН
где gf× = 1.1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок (п. 4.8 [1]);
nc = 0.85 – коэффициент сочетаний (с. 288 [4]);
y – ордината линии влияния;
Gнn = 0.3×12×12 = 43.2 кН – нормативный вес подкрановой балки (согласно табл. 12.1 [4]);
qнn = 1.5 кНм2 – полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке;
bт – ширина тормозной площадки;
Fk = (9.8×Q + Qk)n0 - Fkma
где n0 = 4 – число колес с одной стороны крана;
Qk = 1100 – масса крана с тележкой;
Q = 80 – грузоподъемность крана
Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий:
ek = 0.5×hн = 0.5×1 = 0.5 м – расстояние от оси подкрановой балки до оси проходящей через центр тяжести нижней части колонны.
Горизонтальная сила от мостовых кранов.
Передаваемая одним колесом:
Tнk = 0.05×(9.8×Q + Gт)n0 = 0.05×(9.8×80 + 380)4 =14.55 кН;
Gт = 380 – вес тележки кН.
T = gn×gf×nc×S Tнk×y = 0.95×1.1×0.85×14.55×(3.34+1.62) = 70 кН.
Нормативный скоростной напор ветра W0 = 0.45 кПа (III ветровой район).
Коэффициенты k для высот:
Расчетная линейная ветровая нагрузка:
qb = gn×gf×W0×R×c×B = 0.95×1.2×0.45×0.8×12×k = 4.92×k.
Линейная распределенная нагрузка при высоте:
до 10 м – 4.92×0.65 = 3.20 кНм;
м – 4.92×0.9 = 4.41 кНм;
м – 4.92×1.05 = 5.17 кНм.
q1 = 4.71 кНм (значение распределенной нагрузки на уровне верха фонаря).
q2 = 4.07 кНм (значение распределенной нагрузки на уровне низа фермы).
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:
Fв = (q1 + q2)×h2 = (4.71 + 4.07)×6.752 = 29.63 кН;
Fв = Fв×0.60.8 = 29.63×0.60.8 = 22.22 кН.
Эквивалентные линейные нагрузки:
qэ = qb10×a = 3.20×1.07 = 3.42 кНм;
qэ = qb10×0.60.8 = 3.42×0.60.8 = 2.57 кНм.
1.2Подготовка исходных данных для статического расчета рамы.
Назначение жесткостей элементов рамы.
Зададимся соотношением моментов инерции элементов рамы:
J2 = 1; J1 J2 = 8; J3 J2 = 2; J4 J2 = 25;
где J1 – момент инерции сечения нижней части крайней колонны;
J2 – момент инерции сечения верхней части крайней колонны;
J3 – момент инерции сечения верхней части центральной колонны;
J4 – момент инерции сечения нижней части центральной колонны;
Вычисление моментов действующих на раму.
M0 = FпR×0.2 = 217×0.2 = 43 кНм;
M1 = FпR×e + F1×е = 217×0.05 + 199×0.25 = 61 кНм;
M2 = FсR×0.2 = 288×0.2 = 58 кНм;
M3 = FсR×e = 288×0.25 = 72 кНм;
где 0.2 – эксцентриситет опорной реакции фермы на крайней колонне относительно оси верхней части колонны.
e = 0.05 м – расстояние от линии приложения опорной реакции фермы на крайней колонне до центра тяжести сечения нижней части крайней колонны.
e = 0.25 м – расстояние между центрами тяжести сечений верхней и нижней частей крайней колонны.
Сводная таблица исходных данных для статического расчета рамы.
1.3Статический расчет рамы.
Статический расчет поперечной рамы выполняется по исходным данным представленным в таблице 2 с помощью программного комплекса ”RAMA”.
Результаты расчета сведены в таблицу 3.
Расчетные усилия в левой колонне левого пролета от каждой из действующих нагрузок.
Коэффициент сочетания nc.
Dmax на левой стойке левого пролета.
Dmax на правой стойке левого пролета.
Tmax на левую стойку левого пролета.
Tmax на левую стойку правого пролета.
2 Проектирование внецентренно сжатой колонны.
1.4Таблица расчетных усилий.
Нагрузка и комбинация усилий.
1.5Расчет внецентренно сжатой колонны.
1.5.1Исходные данные.
Надкрановая часть колонны:
Подкрановая часть колонны:
Материал конструкции.
Материал колонны – сталь марки С345 с нормативным сопротивлением - для листов толщиной от 10 до 20 мм
Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны:
1.5.2Расчетные длины колонны.
Т.к. 0.6 и Nн Nв = 2409704 = 3.42 > 3 то
=3 (по табл. 14.1 [4])
Расчетные длины в плоскости рамы:
Расчетные длины из плоскости рамы:
1.5.3Подбор сечения верхней части колонны.
Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hв = 500 мм.
Требуемая площадь сечения.
Требуемую площадь сечения определяем из формулы расчета внецентренно сжатых элементов на устойчивость в плоскости действия момента:
-коэффициент условия работы
- коэффициент для проверки устойчивости в плоскости действия момента.
Т.о. по приложению 8 [4] .
Высота стенки hст = hв – 2×tп = 500 - 2×14 = 472 мм (предварительно принимаем толщину полок tп = 14 мм)
Из условия местной устойчивости:
Принимаем tст = 8 мм.
Требуемая площадь полки:
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки:
bп ³ lвy20 = 440020 = 220 мм
Из условия местной устойчивости полки:
Принимаем bп = 280 мм tп = 14 мм.
Ап = 28×1.4 = 39.2 см2 > Аптр = 37.1 см2;
Геометрические характеристики сечения.
Полная площадь сечения:
А0 = 2×28×1.4 + 0.8×47.2 = 116.2 см2.
Расчетная площадь сечения (с учетом только устойчивой части стенки):
Момент сопротивления:
Радиусы инерции и гибкости:
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента.
АпАст = 28×1.4(0.8×47.2) = 1.04 тогда согласно табл. 73 [2]
- приведенный относительный эксцентриситет
тогда фактическое напряжение в сечении равно:
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента.
Расчетная формула имеет вид:
Определяем значение которое зависит от значения относительного эксцентриситета который определяется следующим образом.
Для определения за расчетный момент принимают максимальный момент в пределах средней трети расчетной длины стержня т. е. в данном случае высоты верхней части колонны но не менее половины наибольшего момента в пределах верхней части колонны.
при mx 5 согласно п.п. 5.31 [2]
a=065 + 005×mx = 0.65 + 0.05×3.9 = 0.85
1.5.4Подбор сечения нижней части колонны.
Сечение нижней части колонны сквозное состоящее из двух ветвей соединенных решеткой. Высота сечения hн = 1000 мм. подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра наружную – из гнутого швеллера.
Ориентировочное положение центра тяжести.
h0 = h - z0 = 1000 – 50 = 950 мм.
Усилия в ветвях колонны:
Требуемая площадь ветвей колонны:
для подкрановой ветви:
(задаемся j = 0.7; R = 315 МПа – сталь С345 фасонный прокат).
Принимаем двутавр 40К1 (А = 173см2 Jx1 = 17290 cм4 i x1 = 10 cм i y = 17.3 cм).
(задаемся j = 0.6; R = 31.5 кНсм2 – сталь С345 листовой прокат толщиной до 20 мм).
Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же как в подкрановой ветви (360 мм). Толщину стенки швеллера принимаем равной 14 мм высота стенки из условия размещения сварных швов hcт = 360 + 14 + 14 = 390 мм.
Требуемая площадь полок:
Ап = (Ав2 - tст×hст)2 = (58.4 – 1.4×38.8)2 = 4.1 см2.
Из условия местной устойчивости полки швелера:
Принимаем bп = 140 мм t п = 14 мм Ап = 1960 мм2 = 19.6 см2.
Геометрические характеристики ветви:
Ав2 = 2×19.6 + 1.4×39 = 93.5 см2;
z0 = (1.4×39×0.7 + 2×19.6×(142 + 1.4))93.5 = 4 см.
Iy = 1.4×39312 + 2×14×1.4312 + 19.6×2×18.82 = 20782 cм4;
Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:
h0 = h - z0 = 1000 – 40 = 960 мм.
Уточняем усилия в ветвях колонны:
Проверка устойчивости ветвей колонны из плоскости действия момента.
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
Принимаем lв1 = 210 см разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей x1-x1 и x2-x2):
Для подкрановой ветви:
Расчет решетки подкрановой части колонны.
Поперечная сила в сечении колонны Qmax = 140 кН. Расчетная сила кроме этого приближенно не должна быть меньше 0.2A т.е. где A = 266 см2 - площадь сечения колонны.
Усилие в раскосе считая равномерную передачу сил на две плоскости найдем по формуле:
Где: - угол наклона раскоса sina = hhlp = 1001002 + (2102)2
Зададимся lр = 100 j = 0.46
Требуемая площадь раскоса:
g = 0.75 – сжатый уголок прикрепленный одной полкой.
Принимаем уголок 75x9. Ap = 12.83 см2 z0 = 2.18 cм imin = 1.46 см.
Напряжение в раскосе:
Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.
Геометрические характеристики всего сечения:
А = Ав1 + Ав2 = 173 +93.5 = 266.5 см2;
Ap1 =2×Ap = 2×12.83 = 25.66 см2-площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны.
Для комбинации усилий догружающих наружную ветвь:
Для комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь:
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять нет необходимости так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных стержней.
1.5.5Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
-я комбинация M и N:
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:
lсм = bоп + 2×tпл = 45 + 2×2 = 49 см (принимаем tпл = 2 см bоп = 45 см)
Принимаем tтр = 1 см.
Усилие во внутренней полке верхней части колонны:
Nп = N2 + Mhв = 4162 + 5040050 = 1216 кН.
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы:
Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А d = 1.4 2 мм bш = 0.9
bс = 1.05. назначаем kш = 6 мм gycв = 1 Rycв = 165 МПа.
Составляем комбинацию усилий дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание.
F = N×hв2×hн - Mhн + 0.9×Dmax = 672×502×100 – (-1630)100 + 0.9×1675 = 1692 кН.
где tст.в = 1.08 – толщина стенки швеллера 40К
Rср = 0.58×Rу = 18.3 кНсм2 – расчетное сопротивление срезу
Принимаем высоту траверсы 70 см толщину стенки – tтр = 1.2 см
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно 360 x 10 мм верхние горизонтальные ребра – из двух листов 180 x 10 мм.
Геометрические характеристики траверсы:
yвт = hтр – yн = 70 – 29 = 41 см
Максимальный изгибающий момент в траверсе:
M = (N×hв2×hн - Mhн)×(hн – hв) = (672×502×100 – (-16300)100)×50 = 16550 кН×см.
Напряжение в траверсе:
Qmax = N×hв2×hн - Mhн + k×0.9×Dmax2 = 672×502×100 – (-18800)100 + 1.2×0.9×16752 = 1303 кН.
k = 1.2 – коэффициент учитывающий неравномерную передачу усилия Dmax.
2.2.6 Расчет и конструирование базы колонны.
Проектируем базу раздельного типа.
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:
База наружной ветви.
Требуемая площадь плиты:
По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4 см. Тогда
По конструктивным соображениям принимаем В = 50см Lпл.тр = 30 см. Следовательно фактическая площадь больше требуемой.
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Расстояние между траверсами в свету:
×(bп + tст - z0) = 2×(14 + 1.4 - 3) = 22.8 cм.
При толщине траверсы 12 мм с1 = (30 – 22.8 - 2×1.2)2 = 2.4 cм.
Изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
Участок 1(консольный свес с = с1 = 2.4 см):
Участок 2(консольный свес с = с2 =5.5 см):
Участок 3(плита оперетая на 4 стороны; ba = 360140 = 2.6 > 2 a = 0.125):
Участок 4(плита оперетая на 4 стороны; ba = 36074 =4.9 > 2 a = 0.125):
Для расчета принимаем М3 = 17.4 кН×см.
R = 315 МПа для стали C345 толщиной до 20 мм.
Принимаем tпл = 20 мм (2 мм – припуск на фрезеровку).
Высоту траверсы определяем из условий размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А d = 1.4 2 мм kш = 8 мм.
Требуемая длина шва:
Принимаем hтр = 20 см.
2.2.7 Расчет анкерных болтов.
Требуемое расчетное усилие в болтах:
М N — момент и нормальные силы действующие в уровне верхнего обреза фундамента определяемые при выборе наихудшего случая загружения.
а = 75 см - расстояние от оси колонны до середины опорной плиты подкрановой ветви;
- расстояние между осями анкерных болтов;
Расчетное усилие в одном болте:
По табл 6.11 [2] находим ближайший диаметр 36 мм. Длина заделки анкера в бетон 1300 мм.
2.2.8Оголовок колонны.
Давление со стропильной фермы N = 505 кН. Торец плиты оголовка назначаем 20 мм.
С плиты оголовка давление фермы передается на вертикальные ребра колонны через их фрезерованные торцы.
Конструктивно принимаем сечение ребра 80x12 мм. назначение толщины швов 8 мм соединяющих опорные ребра со стенкой колонны.
Принимаем lр = 20 см
Остальные швы принимаем конструктивно.